15.6: Acides forts et solutions basiques

Un acide fort est un composé qui se dissocie totalement dans une solution aqueuse et produit une concentration d'ions hydronium égale à la concentration initiale d'acide. Par exemple, l'acide bromhydrique 0,20 M se dissocie complètement dans l'eau et produit 0,20 M d'ions hydronium et 0,20 M d'ions bromure.

D'autre part, une base forte est un composé qui se dissocie totalement dans une solution aqueuse et produit des ions hydroxyde. Par exemple, 0,015 M de KOH, l'hydroxyde d'un métal du groupe 1, se dissociera complètement et produira 0,015 M de OH^- et 0,015 M de K⁺.

Les hydroxydes des métaux du groupe 2, comme l'hydroxyde de baryum [Ba(OH)₂] et l'hydroxyde de strontium [Sr(OH)₂], sont également des bases fortes et ils possèdent deux ions hydroxyde. Cela les amène à produire une solution plus basique que NaOH ou KOH à la même concentration. Par exemple, 0,015 M de Ba(OH)₂  produit 0,015 M de Ba⁺  et 0,030 M d'hydroxyde.

Comme les acides forts et les bases fortes se dissocient totalement, les rapports molaires peuvent être utilisés pour déterminer leurs concentrations en hydronium et hydroxyde, qui peuvent à leur tour être utilisées pour calculer le pH ou le pOH d'une solution. Par exemple, une solution de HCl 0,030 M produira des ions hydronium 0,03 M. Par conséquent, le pH de cette solution sera de

Le pOH de la même solution peut être déterminé à l'aide de la formule

Comme le pH de la solution est de 1,52, son pOH peut être calculé comme suit

De même, la concentration des ions hydroxyde produits par des bases fortes peut être utilisée pour déterminer le pOH d'une solution à l'aide de l'équation

L'équation ci-dessus peut également être utilisée pour déterminer la concentration en ions hydroxyde lorsque le pOH est connu. Par exemple, si le pOH d'une solution est 3,00,

La multiplication des deux côtés par −1 donne

Maintenant, prenez l'antilog des deux côtés

Ainsi, la concentration en ions hydronium de la solution ayant un pOH de 3 est de 1,0 × 10⁻³ M. Une méthode similaire peut être utilisée pour déterminer la concentration en ions hydronium d'une solution si son pH est connu.

Les acides forts se dissocient complètement dans l'eau. Par exemple, l'acide nitrique se dissocie complètement en ions hydronium et en ions nitrate. Comme les ions hydronium générés par l'auto-ionisation d'eau sont négligeables, la concentration des ions hydronium dans l'eau est égale à la concentration de l'acide fort.

Le pH de ces solutions peut être déterminé en utilisant la concentration initiale de l'acide fort. Par exemple, dans une solution de HCl de 0, 10 molaire, le HCl se dissociera complètement en ions hydronium et en ions chlorure, et donc la concentration en ions hydronium de la solution sera également de 0, 10 molaire. En prenant le logarithme négatif de cette concentration, le pH de la solution est égal à un.

Inversement, le pH d'une solution peut être utilisé pour déterminer la concentration d'ion hydronium d'une solution. Par exemple, pour une solution de pH 3, 60, sa concentration en ions hydronium peut être déterminée en résolvant l'équation 3.60 est égale au log négatif de la concentration en ions hydronium. Pour résoudre la concentration, multipliez les deux côtés par moins un, puis prenez l'antilog des deux côtés.

La concentration en ions hydronium est égale à 2, 5 10⁻⁴ molaire. Les bases fortes qui sont des hydroxydes métalliques du groupe 1, comme l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium, se dissocient complètement en solution. Par exemple, l'hydroxyde de sodium de 0, 20 molaire se dissociera complètement dans l'eau et produira des ions sodium de 0, 20 molaire et des ions hydroxyde de 0, 20 molaire.

Cependant, les hydroxydes de métaux du groupe 2, comme l'hydroxyde de baryum et l'hydroxyde de calcium, produisent deux moles d'ions hydroxyde pour chaque mole de base. Par exemple, l'hydroxyde de calcium de 0, 020 molaire se dissociera complètement dans l'eau et produira 0, 020 molaire d'ion calcium et 0, 040 ions hydroxyde molaire. Les oxydes métalliques ioniques, comme l'oxyde de sodium et l'oxyde de calcium, sont également des bases fortes.

Leur ion oxyde réagit avec l'eau et produit des ions hydroxyde. La concentration d'ions hydroxyde peut être utilisée pour calculer un pOH et un pH de la solution. Par exemple, une solution molaire de 5 10⁻⁵ d'hydroxyde de potassium contient une quantité égale d'ions hydroxyde comme base forte et a donc un pOH de 4, 30.

Comme le pH, un pOH de la solution peut également être utilisé pour déterminer la concentration en ions hydroxyde en résolvant l'équation:pOH est égal au log négatif de la concentration en ions hydroxyde. Alors que le pH plus pOH est égal à 14 et le pOH est de 4, 3, le pH de la solution est de 9, 7.